物理核心素養視角的課程思政教學設計

郭惠 陳文欽周 詩文

摘要通過線上問卷的方式，對大一學生所具有的物理素養水平做了課前調研，發現普通大學生物理核心素養水平并不高。如何發揮物理學科立德樹人的功能，就此提出以提高學習者物理核心素養為根本，做好大中銜接的課程思政教學設計。從核心素養中主要的四個維度引入思政元素，在學科核心素養教學中融入課程思政，挖掘課程思政的優越性，使得物理學科育人價值在學科教育中更加明了，最后采用線上線下混合教學模式來實踐靜電場的課程思政教學實例。

關鍵詞 核心素養 課程思政 混合教學 靜電場

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.25.039

Curriculum Ideological and Political Teaching Design from the Perspective of Physical Key Competence

GUO Hui， CHEN Wenqin， ZHOU Shiwen

（College of Science of Hainan University， Haikou， Hainan 570228）

AbstractThroughtheonlinequestionnaire，anex-classsurveyonfreshman’sphysicalcompetencelevelwasconducted， which found that the key competence level of physics of ordinary college students is not high. To give full display to the function of physics education， this paper puts forward to improve the core quality of students’ physics， furthermore， to practice the ideological and political teaching design under the course of connecting the University and the high-school. This paper introduces the ideological and political elements from the four main dimensions of key competence， and excavates the advantages of the curriculum ideological and political elements while teaching and learning， so as torealize the educational value of physics in the subject education. Finally， the online and offline mixed teaching mode is adopted to practice the teaching example of electrostatic curriculum ideological and political elements.

Keywordskey competence； curriculum ideological and political education； mixed teaching mode； electrostatic field

1核心素養教育與課程思政

根據2017年版的普通高中物理課程標準，學科核科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面，[1]這與大學物理“全員育人、全過程育人、全方位育人”[2-5]的課程思政教育目標相互依存。課程思政要解決兩張皮問題，[6]進行物理課程思政教學設計就要基于物理學是什么？為什么要學這些內容？為什么要了解科學探索的過程與方法？物理課程的功能是什么？從而進一步回答學生物理學習的必要性，掃除學習者學習時的畏懼心理，就國情引導學生正確認識課程及意義，從而達到思政教育。

1.1物理觀念的課程思政元素

物理觀念包括概念、規律等抽象認識，教學中要始終圍繞“物理學是什么？”來傳達教學任務。教學過程中要明確每個課時所要向學生傳遞的物理觀念，課后讓學生對所學的物理觀念做出反思。物理觀念認識，要通過課程的學習不斷與學生頭腦中的常識化認識碰撞交匯，最終讓一定適用范圍的物理觀念成為常識化認識，從而實現課程育人功能，進一步提高大學生物理素養。在這個過程中挖掘思政元素，使得有效的教育符合國情。如談論速度概念時，人坐在汽車里沒動，汽車速度為零，但是人在馬路上，看汽車60km/h的速度運動。這個對于學習者是一個常識化的認識，但要使得速度的相對概念，以及參考系的概念與學習者常識化認識正面交匯碰撞，而且能進一步引出光速不變原理，說明在任意參考系下，光速都是不變的假設。進一步對常識化認識進行沖擊。再談神舟十二號載人飛船成功發射的速度，從國情引導學生認識物理概念，聯系實際，利用思政教育激發學習者學習的求知欲、滿足感，引出學習興趣。

1.2科學思維的課程思政元素

培育科學思維是體現物理課程的育人功能之一。科學思維是一種認識方式，學習者能否形成正確的認識，和所用的認識方式有關，物理教學中要不斷訓練學習者從物理學視角認識客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系，不斷讓學習者體驗從固化認識中抽象物理模型、建構、概括的過程。在這個概括過程中體會綜合分析、推理論證等科學方法，并能具體運用到自己專業的科學領域。通過物理課程的學習，認識物理定律、概念的形成過程；體會創新思維的提出、形成、發展、否定、發展的過程；讓學習者體會模型建構思維、科學推理思維、科學論證及質疑創新思維的過程。物理課程學習過程就是科學思維訓練過程，要從課程思政的角度盡量聯系每個物理問題與民情國情的共同點，如在講電磁學的靜電場的概念時，可以指出當時科學家認為電荷間的作用是超距作用，直到法拉第通過類比方法提出極富想象力的場的概念，而麥克思維把場用數學語言表述出來，才把法拉第的工作發揚光大，成了如今物質和力學理論的基礎。向學生傳遞科學家有質疑的繼承與合作的科學精神與態度時，可以進一步聯想到中國在國際上堅持“和而不同”的國際合作立場。

課程思政的教學設計督促教師去挖掘思政元素，并采取合適的教學策略和模式，運用到實際教學中，這是立德樹人的課程思政教育的優越性的體現。

1.3科學探究的課程思政元素

物理課程是一門實踐科學，課程的功能之一是培養學習者的探究精神，培養學習者能主動觀察、并能主動實驗的能力。通過觀察現象，培養善于提出物理問題能力，結合所學的物理知識解釋，并提出假說，能動手按設定方案驗證假設，對所得數據有分析能力，由數據信息得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程和結果進行交流評估反思的能力。挖掘課程思政元素的原則，也應聯系國情，用思政元素升華學習者探究能力。

1.4科學態度與責任的課程思政元素

科學技術是第一生產力，在國家的發展過程中，涌現了無數為國家的發展，貢獻自己學識的物理科學家、物理工作者。他們的精神和態度，都應該在課程教育中得到放大，以榜樣的作用激勵學習者，其豐富的課程思政元素，也體現了進行課程思政的必要性。

因此，以提高學生物理核心素養為目的，進行的課程思政的教學設計，既能解決課程思政兩張皮問題，更能發揮物理課程育人功能。

2課程思政的具體實踐實例

2.1教學模式

課程思政教學案例選擇大學物理靜電學部分，創新教學模式，采用藍墨云班課系統，做到線上線下的混合教學的教學方式。把思政元素融入每章節課前問卷庫中，通過對學生課前學習情況的了解，線下課堂教學組織引導，最后完成教學目標及評價。

下面以問卷庫中其中一個問卷為例來分析課程思政線上線下混合教學方式。如表1所示。

問卷當中其中兩個問題，是以高中知識為基礎而設計的，第一個問題問大量電子的宏觀表現，參與問卷的63人中71%選擇知道形成靜電場，73%選擇知道電子的定向運動為電流，35%選擇知道電子的運動表現為磁場，37%選擇知道電磁場的震蕩為電磁波。從這些數據可看出大部分學生對于電子宏觀表現這樣的物理觀念模糊，對電磁學系統認識有不足。

第二個問題討論庫侖定律。這是高中靜電學的重點內容，問卷中81%的學生選擇知道庫侖定律的內容及表述，當問及庫侖是怎么做得扭稱實驗，56%的學生選擇知道早年庫侖能利用金屬絲的扭轉測極小的力，其精度可達10-8N，在想方設法獲得不同電荷量后，利用扭力電稱測得電力。可是僅35%的學生知道，在1971年，其測量精度提高到3Χ10-16，是最精確物理實驗定律之一。[7]這說明學生對精度達到10-8或精度達到10-16中的精度的概念模糊不清，才使得對最精度這個概念認識不深入。經過線上問卷，教師做到心中有數，在課堂上可重點引導學生什么是測量精度？如何提高測量精度等，這些問題對大中小各階段學習物理的學生都有啟示意義。與此同時進行課程思政，指出1785年的中國的時代背景適時做比較，由于問卷預報了背景內容，課堂上只需設計1-2分鐘去做愛國主義的教育，鼓勵學生要努力學習，科技強國。整個過程流暢，不會生硬突兀，更會讓對這個歷史時期完全無知的學生（問卷中83%的學生選擇不知道）印象深刻，達到育人的目的。

問卷中59%學生選擇知道庫侖測得電力的距離的指數偏差達0.04，而他卻以平方反比關系表明自己的結果，這得益于他對萬有引力的類比思維。從調研數據看，學生的科學思維水平還有待提升，線下課堂可設計幾分鐘和學生談談該選項中包含的科學思維，在庫侖定律中體會科學思維，體會物理眼光看問題的認識方式，并總結類比研究法就是已知現象和未知現象相聯系，找出共同點，推測未知的方法。這時，可以設計1分鐘舉例如何應用類比方法，自然地提及華裔科學家丁肇中領導的科研團隊首次追蹤到膠子的徑跡，膠子是用來傳遞層子。[8]通過類比的科學方法的例子，引入華裔科學家的事例，激發學習者民族認同感。

用好材料，啟發學習者參與科學探究。問題1材料選擇2020年中國及世界范圍爆發的新冠病毒肺炎，這是當下牽動人心的大問題。可是作為未來建設者的大學生們并沒有去跟蹤相關的資料、實時了解，僅有17%的學生知道該病毒不是活生物，而是一種蛋白質分子，棘蛋白是構造新冠肺炎病毒最重要蛋白之一，學生面對病毒問題沒有追根究底的想法。為了能體現物理課程育人功能，在課程思政方針的指導下，由庫侖定律，萬物都是電力相互作用的原子核和電子組成的，引導學生認識病毒感染原因之一可能因為靜電吸附。[9]問題2列舉蜜蜂是如何采到蜜的？11%的學生認為知道花粉和蜜蜂間的靜電相吸的作用。該問題希望學習者能根據提示做猜想、驗證。

從以上認知數據可看出大部分學生對庫侖定律認識淺薄，即不具有將物理理論與實際相聯系的意識，分析解決實際問題。無論新冠病毒的問題還是趣味的蜜蜂采蜜的問題，學生已經在生活中已有耳聞的，這兩個例子作為課堂上科學探究案例，引導學生能從物理觀念入手，從探究的角度來學習，把科學探究的理念也即從觀察現象問題開始，鼓勵學生把已有的經驗調動起來，嘗試解釋（即猜想）問題，求證（證實或證偽）后，得出自己的結論。同時實施的課程思政，聯系國際上新冠病毒的失控和中國在抗新冠病毒方面的成功，實時地進行愛國主義教育，又能再次激發學生內心的國家自豪情感，而同時進行道德教育，病毒容易靜電吸附，在抗病毒時要從自身做起，保持安全距離，要有公共衛生道德。

表1中問題1和問題2的問卷數據也說明，要實現100%的學生具有水平高的核心素養的目標還有很大的差距，學生的物理素養并不高。大部分同學對類似庫侖定律的知識性內容是清楚的，但是對從問卷中的其他選項看出不具有清晰、系統的物理觀念。如何讓學生具有清晰、系統的物理觀念，并能從物理學的視角正確描述和解釋自然現象，值得物理教育工作者深思。

從教學方式上看，問卷的結果一定程度反映了學生的思維，這樣的調查讓教師在課堂教學中能做到有的放矢，幫助學生根據問卷問題做出討論，把課堂還給學生，以學生為中心開展教學。這是一種有效的互動探究教學的組織方式。在這樣的思維探究學習中，學生能面對自己認識的缺陷，勇于討論，追求真理的學習過程，同時教師可以從旁加以引導及升華，自然而然得在實施核心素養教育目標下進行課程思政，做到潤物無聲之境，這些對于大中小各階段物理學科的教學都是一種啟示。

2.2教學評價

問卷中還可設計學生對這種線上線下混合模式的評價，表2中94%的學生是表示支持的態度。部分選擇學習沒有收獲、有困難的學生，也可以通過線上數據精準的關注并幫助其提高學習能力。

2.3教學反思

第一，大學物理的教學也應進一步推進中學物理課程的核心素養教育，這是全過程育人的基礎。第二，中學的核心素養教育也可以采用這種問卷調查的模式，把課程思政元素，核心素養的要求提前輸入學生的意識中，提前把教師想說的話概要在問卷中，在課堂上著重解決問題，在問題中融入核心素養及課程思政元素。第三，要設計一份合適的問卷謹防學生應付了事。第四，從四個維度及時記錄開發最新的實時的思政元素，最好的思政元素就是學生已經有耳聞卻熟視無睹的元素（比如本文得新冠病毒的例子），通過課程達到醍醐灌頂的有效學習。

3結論

引入課程思政的物理核心素養教育，其內涵顯然更加豐富。思政元素以問卷預報的方式，采用線上線下混合教學，讓學生在老師的引導下接受教育。從教學評價結果看，這種方式具有可行性。在課程設計時，結合物理史料及社會科技時事來挖思政元素，以學習者核心素養的提高作為指南，解決課程思政兩種皮的問題，還原課程思政教育的意義。

基金項目：海南大學教育教學改革研究項目（hdjy2160）；海南大學理學院教改項目（LXJG202005）

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：1-4.

[2]國務院關于印發國家教育事業發展“十三五”規劃的[EB/OL].[2019-10-20] .http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-01/19/content_5161341.htm

[3]習近平.把思想治政工作貫穿教育教學全過程[EB/OL].[2019-10-20]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201612/t20161 208_291306.html

[4]教育部：新時代全國高等學校本科教育工作會議召開.[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201806/ t20180621_340586.html.2018-06-21.

[5]習近平.把思想政治工作貫穿教育教學全過程[EB/OL] .http：// www.xinhuanet.com/politics/2016-12/08/c_1120082577.htm.

[6]張旭，李合亮.廓清與重塑：回歸課程思政的本質意蘊[J].思想教育研究，2021（05）：116-121.

[7]張三慧.大學基礎物理學[M].北京：清華大學出版社，2005：333.

[8]張大同.物理.高中.下冊[M].上海：上海教育出版社，2015：177-180.

[9]趙清，李冬.病毒受體及其研究現狀[J].動物醫學進展，2009，30（7）： 95-10.